¿Qué es la pérdida de memoria y cómo solucionarla?

La pérdida de memoria es uno de los problemas a los que se enfrentan a menudo los desarrolladores de software, especialmente aquellos que utilizan lenguajes de programación como C y C++.

Las pérdidas de memoria se producen cuando un programa asigna memoria de un montón, pero no la libera cuando ya no es necesaria. Como resultado, la memoria disponible en el sistema se reduce con el tiempo, lo que lleva a una disminución del rendimiento e incluso a errores en las aplicaciones.

Las fugas de memoria pueden ser muy difíciles de detectar y solucionar, ya que generalmente no causan mensajes de error o síntomas obvios. Sin embargo, si no se controlan, las pérdidas de memoria pueden causar impactos negativos significativos a los usuarios y sistemas.

Por lo tanto, es importante que los desarrolladores entiendan qué es una pérdida de memoria, qué la causa, cómo detectarla y cómo superarla.

Causas de la pérdida de memoria

Las pérdidas de memoria pueden ser causadas por una variedad de factores, pero generalmente están relacionadas con errores en la administración de memoria por parte de los programas. Algunas causas comunes de las pérdidas de memoria son:

• Olvidarse de liberar memoria asignada. Este es el error más común, especialmente en lenguajes de programación que no tienen características de recolección de elementos no utilizados, como C y C++. Si un programa asigna memoria con funciones como malloc() o new, debe liberar esa memoria con funciones como free() o delete cuando ya no sea necesaria. De lo contrario, la memoria permanecerá asignada y no podrá ser utilizada por otros programas.
• Almacene referencias a objetos que ya no son necesarios. Este es un error común en los lenguajes de programación que cuentan con recolecciones de elementos no utilizados, como Java y C#. La recolección de elementos no utilizados es un mecanismo que libera automáticamente la memoria a la que ya no hace referencia el programa. Sin embargo, si un programa sigue almacenando referencias a objetos que ya no son necesarios, el recolector de elementos no utilizados no puede liberar esa memoria. Por ejemplo, si un programa almacena una referencia a una actividad o fragmento cerrado, no se pueden liberar los recursos utilizados por esa actividad o fragmento.
• Asigne más memoria de la necesaria. Este es un error que puede ocurrir en todos los lenguajes de programación, especialmente en aquellos que usan tipos de datos dinámicos, como matrices o cadenas. Si un programa asigna más memoria de la necesaria, la memoria se desperdiciará y no podrá ser utilizada por otros programas. Por ejemplo, si un programa asigna una matriz de 100 de tamaño, pero usa solo 10 elementos, los 90 elementos restantes consumirán memoria inútil.
• Uso indebido de singletons y objetos globales. Singleton es un patrón de diseño que garantiza que el programa solo pueda acceder a una instancia de una clase. Un objeto global es un objeto al que pueden acceder todas las partes del programa. Ambos tipos de objetos pueden provocar pérdidas de memoria si almacenan referencias a otros objetos que tienen ciclos de vida más cortos. Por ejemplo, si un objeto singleton o global almacena una referencia a un contexto de una actividad, el recolector de elementos no utilizados no puede liberar esa actividad aunque esté cerrada.
• Registre los agentes de escucha y las devoluciones de llamada sin limpiarlos. Los oyentes y las devoluciones de llamada son mecanismos que permiten que un programa responda a eventos o resultados de otras operaciones. Los agentes de escucha y las devoluciones de llamada suelen aceptar objetos como parámetros, que pueden almacenar referencias a otros objetos. Si un programa registra un agente de escucha o una devolución de llamada sin limpiarlo cuando ya no es necesario, el objeto al que hace referencia ese agente de escucha o devolución de llamada no puede ser liberado por el recolector de elementos no utilizados.

Cómo detectar la pérdida de memoria

Las fugas de memoria pueden ser muy difíciles de detectar, ya que generalmente no causan mensajes de error o síntomas obvios. Sin embargo, hay varias formas que se pueden usar para detectar fugas de memoria, entre ellas:

• Observe el uso de memoria por parte de los programas. Esta es la forma más sencilla, pero también menos precisa, de detectar pérdidas de memoria. Usando herramientas como el Administrador de tareas en Windows, el Monitor de actividad en macOS o la parte superior en Linux, puede ver cuánta memoria está usando un programa. Si el uso de memoria continúa aumentando con el tiempo, sin ninguna disminución significativa, lo más probable es que haya una pérdida de memoria en el programa.
• Utilizar herramientas de análisis de memoria. Esta es la forma más efectiva, pero también la más complicada, de detectar fugas de memoria. Usando una herramienta de análisis de memoria, como Valgrind, Visual Studio o LeakCanary, podemos ver en detalle cómo un programa asigna y libera memoria. Las herramientas de análisis de memoria pueden mostrar cuánta memoria se asigna, dónde se asigna, quién se refiere a ella y cuándo se libera. Las herramientas de análisis de memoria también pueden identificar la pérdida de memoria y determinar la ubicación del código que causó la pérdida de memoria.
• Uso de herramientas de prueba automatizadas. Esta es la forma más práctica, pero también la más cara, de detectar fugas de memoria. Utilizando herramientas de prueba automatizadas, como JUnit, Selenium o Appium, podemos ejecutar escenarios de prueba repetitivos y medir el uso de memoria por parte de los programas. Si el uso de memoria continúa aumentando a medida que avanza el escenario de prueba, lo más probable es que haya una pérdida de memoria en el programa.

Cómo superar la pérdida de memoria

Las fugas de memoria pueden ser muy difíciles de solucionar, ya que generalmente requieren cambios significativos en el código y pruebas exhaustivas. Sin embargo, hay varias formas que se pueden usar para superar las pérdidas de memoria, que incluyen:

• Libere memoria asignada. Esta es la forma más básica, pero también la más importante, de lidiar con las fugas de memoria. Para cada memoria asignada por el programa, asegúrese de que haya memoria que se libere cuando ya no sea necesaria. Utilice funciones como free() o delete para la memoria asignada con malloc() o new. Use características como probar con recursos o usar para la memoria asignada con recursos que deben cerrarse, como archivos o conexiones de red.
• Elimine las referencias a objetos que ya no sean necesarios. Esta es la forma más efectiva, pero también la más difícil, de lidiar con las pérdidas de memoria. Para cada objeto al que hace referencia el programa, asegúrese de que no queden referencias cuando el objeto ya no sea necesario. Utilice características como referencias débiles o referencias flexibles para los objetos que el recolector de elementos no utilizados puede liberar si la memoria se vuelve escasa. Utilice funciones como nullify o clear para eliminar explícitamente las referencias a objetos. Utilice funciones como cancelar el registro o eliminar para limpiar los agentes de escucha o las devoluciones de llamada que ya no necesita.
• Asigne memoria según sea necesario. Esta es la forma más simple, pero también la más útil, de lidiar con las pérdidas de memoria. Para cada memoria asignada por el programa, asegúrese de que coincida con las necesidades del programa. Utilice funciones como cambiar el tamaño o recortar para cambiar el tamaño de la memoria asignada de acuerdo con la cantidad de datos utilizados. Utilice características como la memoria caché o el grupo para administrar la memoria liberada y de uso frecuente. Características de uso
• Finalice el programa o proceso problemático, por ejemplo, mediante el Administrador de tareas, el Monitor de actividad o top. Terminar el programa o proceso problemático puede liberar memoria asignada o perdida por ese programa o proceso, para que pueda ser utilizada por otros programas o procesos.
• Actualice el sistema operativo, los controladores o las aplicaciones, por ejemplo, mediante Windows Update, Software Update o apt-get. La actualización del sistema operativo, los controladores o las aplicaciones puede corregir errores o errores que causan pérdidas de memoria, de modo que los programas o procesos puedan asignar y liberar correctamente la memoria.
• Cambie la configuración del sistema operativo, los controladores o las aplicaciones, por ejemplo, mediante el Panel de control, las Preferencias del sistema o los archivos de configuración. Cambiar la configuración del sistema operativo, los controladores o las aplicaciones puede optimizar el uso de memoria por parte de programas o procesos, de modo que los programas o procesos puedan asignar y liberar memoria de manera eficiente.
• Agregue memoria física o virtual, por ejemplo, instalando RAM adicional o estableciendo el tamaño del archivo de paginación o el archivo de intercambio. La adición de memoria física o virtual puede aumentar la capacidad de memoria disponible en el sistema, de modo que la memoria pueda ser asignada y liberada más fácilmente por programas o procesos.
• Utilice una herramienta de optimización de memoria,  como Memory Cleaner, RAMBooster o CleanMem. Las herramientas de optimización de memoria pueden limpiar o liberar memoria que no es utilizada o filtrada por programas o procesos, de modo que la memoria pueda ser utilizada por otros programas o procesos.

Conclusión

La pérdida de memoria es un problema que puede degradar el rendimiento y la estabilidad del sistema. Una pérdida de memoria se produce cuando un programa o proceso asigna memoria del sistema operativo, pero no la restaura cuando ya no es necesaria. Las pérdidas de memoria se pueden detectar mediante monitores de recursos, herramientas de análisis de memoria o herramientas de prueba de memoria.

Las pérdidas de memoria se pueden resolver mediante la finalización de programas o procesos problemáticos, la actualización del sistema operativo, los controladores o las aplicaciones, el cambio de la configuración del sistema operativo, los controladores o las aplicaciones, la adición de memoria física o virtual o el uso de herramientas de optimización de memoria. Al superar las fugas de memoria, podemos mejorar el rendimiento y la estabilidad del sistema.